多脚型アンカー基をもつレドックス活性分子を起点とした分子配線の構築と電子機能

• Project/Area Number: 20027014
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 芳賀 正明 Chuo University, 理工学部, 教授 (70115723)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,900,000); Fiscal Year 2009: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2008: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 自己組織化膜 / レドックス活性分子 / 超分子薄膜 / 分子デバイス / ルテニウム錯体 / 分子メモリ

Research Abstract

多脚型アンカー基により分子を多点吸着で固体表面に固定し、垂直および水平配向の制御を行い、(1)基板表面上での多点吸着による微小ナノ空間の作成(2)金表面と金ナノ微粒子間に挟まれた錯体積層系の錯体分子の電気伝導性について検討した。具体的には、(1)としては3座配位子であるターピリジン基を3個もちD_<3h>対称の架橋配位子および6個のアルキルチオール酸基をもつ三座配位子およびこれらの配位子をもつルテニウム三核錯体を新規に合成し、金電極基板への錯体の自己組織化膜の作製を行ない、接触角測定から分子の吸着により基板が疎水化されることを明らかにした。この錯体修飾ITO基板の電気化学測定において、ジチオフルバレンが固定された錯体内の小空間に内包されること、薄層分光電気化学の測定から固定された錯体膜はエレクトロクロミック性を示すことを明らかにした。(2)としては金電極上にチオール基で固定し、ルテニウム中心イオンを挟んでチオール基あるいはホスホン酸基をもつ垂直配向型ルテニウム錯体の電気伝導性を電導性原子間力顕微鏡(AFM)による電流電圧(1-V)曲線測定から検討した。チオール基をアンカーにもつ錯体を金表面に固定し、そのSAM膜上に金ナノ微粒子を疎らに固定し、金ナノ粒子と分子とがアンカー基による(金電極)-(錯体分子SAM膜)-(金ナノ微粒子)を作製し、その分子アンカー基とナノ粒子間の相互作用が電導性にどのように関与しているかを調べた。両端がチオール基の場合と片側がチオール、他がホスホン酸の場合を比べると後者が10倍近く伝導度が下がること、またこのホスホン基にZr(IV)イオンを挟んで上部をチオール基とすると伝導度は下がるがホッピング伝導性が見られることがわかった。単一層での電導性測定は最近たくさんあるが多層化による測定例は少なく、今回の例は新しい測定系をあたえるものである。さらに、4脚型ホスホン基をもつルテニウム錯体はシリコン基板上への集積化についてXPSにより詳細に調べ論文とした。

Research Products

• [Journal Article] Construction of Highly Ordered Lamellar Nanostructures through Langmuir Blodgett Deposition of Molecularly Thin Titania Nanosheets Tens of Micrometers Wide and Their Excellent Dielectric Properties (2009)
  • Author(s): K.Akatsuka, M.Haga, Y.Ebina, M.Osada, K.Fukuda, T.Sasaki
  • Journal Title: ACS Nano 3 Pages: 1097-1106
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electric Conduction Properties of Self-assembled Monolayer Films of Ru Complexes with Disulfide/Phosphonate Anchors in a Au-(Molecular Ensemble)0(Au Nanoparticle) Junction (2009)
  • Author(s): K.Terada, K.Kobayashi, J.Hikita, M.Haga
  • Journal Title: Chem.Lett 38 Pages: 416-417
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-assembled monolayer and multilayer formation using redox-active Ru complex with phosphonic acids on silicon oxide surface (2009)
  • Author(s): T.Ishida, K.Terada, K.Hasegawa, H.Kuwahata, K.Kusama, R.Sato, M.Nakauo, Y.Naitoh, M.Haga
  • Journal Title: Applied Surface Science 255 Pages: 8824-8830
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 固体表面に分子の建築物を組み立てる (2009)
  • Author(s): 金井塚勝彦、芳賀正明
  • Journal Title: 化学 64巻8号 Pages: 52-56
• [Journal Article] Electric Conduction Properties of Self-assembled Monolayer Films of Ru Complexes with Disulfide/Phosphonate Anchors in a Au-(Molecular Ensemble)-(Au Nanoparticle) Junction (2009)
  • Author(s): K. Terada, K. Kobayashi, J. Hik ita, and *M. Haga
  • Journal Title: Chem. Lett 69巻(In press)
  • NAID: 10025121523
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of DNA Nanowire by Orthogonal Self-assembly and DNA Intercalation on Au Patterned Si/SiO_2 Surface (2008)
  • Author(s): K. Kobayashi, N. Tonegawa, J. Hikida, S. Fujii, H. Nozoye, K. Tsutsui, and Y. Wada, M. Chikira, and M. Haga
  • Journal Title: Langmuir 24巻 Pages: 13203-13211
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis, Electrochemical and Molecular Inclusion Properties of "Canopied" Trinuclear Ruthenium Complexes with Six Anchoring Groups on ITO Electrode (2008)
  • Author(s): K. Terada, K. Kobayashi, and M. Haga
  • Journal Title: Dalton Trans Pages: 4846-4854
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical and Photoelectrochemical Study on Exfoliated Nb_<308>, Nanosheet (2008)
  • Author(s): K. Akatsuka, G. Takanashi, Y. Ebina, N. Sakai, M. Haga, and T. Sasaki
  • Journal Title: J. Phys. Chem. Solids 69巻 Pages: 1288-1291
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 酸化触媒機能発現を目指した光増感部位と酸化活性部位を連結したRu二核錯体修飾電極の作製とその評価 (2009)
  • Author(s): 増野真也、金井塚勝彦、小林克彰、芳賀正明
  • Organizer: 第59回錯体化学討論会
  • Place of Presentation: 長崎大学文教キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-26
• [Presentation] チオール基で金表面上に自己組織化可能な新規ルテニウム三核錯体の合成及びその電気化学 (2009)
  • Author(s): 加藤秀記、寺田恵一、金井塚勝彦、芳賀正明
  • Organizer: 第59回錯体化学討論会
  • Place of Presentation: 長崎大学文教キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] 自立型配位子を有する表面修飾2核Ru錯体の酸化還元挙動 (2008)
  • Author(s): 小林克彰・増野真也・石久保雅道・寺田恵一・芳賀正明
  • Organizer: 第58回錯体化学討論会
  • Place of Presentation: 金沢
  • Year and Date: 2008-09-21
• [Presentation] DNA捕捉分子を用いた金表面でのDNA配線 (2008)
  • Author(s): 小関秀幸・引田二郎・小林克彰・筒井謙・和田恭雄・芳賀正明
  • Organizer: 第61回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-07
• [Presentation] DNA捕捉錯体を用いて伸張固定したDNAナノワイヤーデバイスの構築 (2008)
  • Author(s): 引田二郎・小関秀幸・小林克彰・筒井謙・和田恭雄・芳賀正明
  • Organizer: 第61回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-07
• [Presentation] Proton-Coupled Erectron Transfer Reaction in Surface Immobilized Ru Complexes Bearing Tetrapodal PhosphonicAcid Tethers on Electrode (2008)
  • Author(s): M. Haga
  • Organizer: Gordon Research Conferences (Electron Donor Acceptor Interactions)
  • Place of Presentation: New Port, USA
  • Year and Date: 2008-08-05
• [Presentation] PROTON-COUPLED ELECTRON TRANSFER REACTION IN SURFACE IMMOBILIZED Ru COMPLEXES BEARING TETRAPODAL PHOSPHONIC ACID TETHERS ON ITO ELECTORODE (2008)
  • Author(s): M. Haga, K. Kobayashi, M. Ishi kubo, K. Terada
  • Organizer: 38th INTERNATIONAL CONFERENCE ON COORDlNATION CHEMISTRY
  • Place of Presentation: JERUSALEM, ISRAEL
  • Year and Date: 2008-07-24
• [Book] 配位空間の化学 (2009)
  • Author(s): 芳賀正明、金井塚勝彦
  • Total Pages: 345
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 超分子金属錯体 (2009)
  • Author(s): 芳賀正明、金井塚勝彦
  • Total Pages: 413
  • Publisher: 三共出版
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.chuo-u.ac.jp/~iimc/